Karburasi adalah proses pengerasan kasus di mana karbon berdifusi ke lapisan permukaan bagian baja pada suhu yang cukup tinggi untuk mengubah struktur butir baja. Perubahan ini memungkinkan baja menyerap karbon. Hasilnya adalah lapisan tahan aus yang menjadikan karburasi sebagai proses ideal dalam produksi logam yang kuat dan aman.
Karburasi adalah proses perlakuan panas di mana besi atau baja menyerap karbon sementara logam dipanaskan dengan adanya bahan pembawa karbon, seperti arang atau karbon monoksida. Tujuannya adalah untuk membuat logam lebih keras.
Tergantung pada jumlah waktu dan suhu, area yang terkena dapat bervariasi dalam kandungan karbon. Waktu karburasi yang lebih lama dan suhu yang lebih tinggi biasanya meningkatkan kedalaman difusi karbon.
Ketika besi atau baja didinginkan secara cepat dengan pendinginan, kandungan karbon yang lebih tinggi pada permukaan luar menjadi keras karena transformasi dari austenit menjadi martensit, sedangkan inti tetap lunak dan keras sebagai struktur mikro feritik dan/atau perlit.
Proses manufaktur ini dapat dicirikan oleh poin-poin kunci berikut:
Dalam beberapa kasus, ini berfungsi sebagai obat untuk dekarburisasi yang tidak diinginkan yang terjadi sebelumnya dalam proses manufaktur.
Karburisasi baja melibatkan perlakuan panas dari permukaan logam menggunakan sumber karbon. Karburisasi dapat digunakan untuk meningkatkan kekerasan permukaan baja karbon rendah. Karburisasi awal menggunakan aplikasi langsung arang yang dikemas di sekitar sampel untuk diolah, tetapi teknik modern menggunakan gas atau plasma yang mengandung karbon.
Prosesnya tergantung terutama pada komposisi gas sekitar dan suhu tungku, yang harus dikontrol dengan hati-hati, karena panas juga dapat mempengaruhi struktur mikro sisa material. Untuk aplikasi di mana kontrol besar atas komposisi gas diinginkan, karburisasi dapat dilakukan di bawah tekanan yang sangat rendah di ruang vakum.
Karburisasi plasma semakin banyak digunakan untuk meningkatkan karakteristik permukaan berbagai logam, terutama baja tahan karat. Prosesnya ramah lingkungan. Ini juga memberikan perawatan komponen yang merata dengan geometri kompleks, membuatnya sangat fleksibel dalam hal perawatan komponen.
Proses karburisasi bekerja melalui difusi atom karbon ke dalam lapisan permukaan logam. Karena logam terdiri dari atom-atom yang terikat erat ke dalam kisi kristal logam, atom karbon berdifusi ke dalam struktur kristal logam dan tetap berada dalam larutan atau bereaksi dengan unsur-unsur dalam logam induk untuk membentuk karbida.
Jika karbon tetap berada dalam larutan padat, baja kemudian dipanaskan untuk mengeraskannya. Kedua mekanisme ini memperkuat permukaan logam, yang pertama dengan membentuk perlit atau martensit, dan yang terakhir melalui pembentukan karbida. Kedua bahan ini keras dan tahan abrasi.
Karburasi gas biasanya dilakukan pada suhu dalam kisaran 900 hingga 950 °C.
Dalam pengelasan oxy-acetylene, nyala karburasi adalah nyala dengan sedikit oksigen, yang menghasilkan jelaga, nyala bersuhu rendah. Ini sering digunakan untuk menganil logam, membuatnya lebih lunak dan fleksibel selama proses pengelasan.
Di masa lalu, tergantung pada sumber karbon, ada tiga jenis metode karburasi:karburasi padat, karburasi cair, dan karburasi gas. Arang, garam cair, dan gas yang mengandung karbon seperti gas alam dan propana digunakan dengan tepat.
Ada tiga jenis karburisasi yang umum digunakan:
Ketiga proses tersebut didasarkan pada transformasi austenit menjadi martensit selama quenching. Peningkatan kandungan karbon di permukaan harus cukup tinggi untuk menghasilkan lapisan martensit dengan kekerasan yang cukup, biasanya 700 HV, untuk menghasilkan permukaan yang tahan aus.
Kandungan karbon yang dibutuhkan pada permukaan setelah difusi biasanya 0,8 hingga 1,0% C. Proses ini dapat dilakukan pada berbagai baja karbon, baja paduan, dan besi tuang, di mana kandungan karbon dalam massa maksimum 0,4 % dan biasanya kurang dari 0,25%. Perlakuan panas yang salah dapat menyebabkan oksidasi atau dekarburisasi.
Meskipun prosesnya relatif lambat, karburasi dapat digunakan sebagai proses berkelanjutan dan cocok untuk pengerasan permukaan volume tinggi.
Dalam karburasi gas, melibatkan pemanasan baja karbon ke suhu austenisasi dengan adanya atmosfer yang kaya karbon. Adalah umum untuk menggunakan gas pembawa, seperti gas endotermik (“Endo”) bersama dengan pengayaan hidrokarbon (gas alam atau propana).
Komponen tersebut disimpan dalam oven yang berisi atmosfer metana atau propana dengan gas pembawa netral, biasanya campuran N2, CO, CO2, H2, dan CH4. Pada suhu karburasi, metana (atau propana) terurai di permukaan komponen menjadi atom karbon dan hidrogen, dengan karbon menyebar ke permukaan.
Temperatur biasanya 925 ° C dan waktu karburasi berkisar dari 2 jam untuk wadah dengan kedalaman 1 mm hingga maksimum 36 jam untuk wadah dengan kedalaman 4 mm. Media pendinginan biasanya minyak, tetapi bisa juga air, garam, soda api, atau polimer.
Proses karburasi ini melibatkan lingkungan bertekanan rendah dan bebas oksigen. Proses ini menggunakan gas hidrokarbon seperti metana. Karena lingkungan bebas oksigen, suhu karburasi dapat ditingkatkan tanpa mengkhawatirkan oksidasi. Semakin tinggi suhu, semakin tinggi kelarutan karbon dan laju difusi, yang meminimalkan waktu yang diperlukan untuk kedalaman kotak
Karburasi cair adalah proses yang digunakan untuk kasus pengerasan baja atau bagian besi. Bagian-bagian tersebut ditahan pada suhu di atas Ac1 dalam garam cair yang memasukkan karbon dan nitrogen, atau karbon saja, ke dalam logam. Sebagian besar rendaman karburasi cair mengandung sianida, yang memasukkan karbon dan nitrogen ke dalam wadah.
Cairan atau sianida dikarburasi dengan menempatkan komponen dalam rendaman garam pada suhu 845 hingga 955 ° C. Garam biasanya merupakan campuran sianida-klorida-karbonat dan sangat beracun. Garam sianida memasukkan sedikit nitrogen ke permukaan, yang selanjutnya meningkatkan kekerasannya. Meskipun ini adalah proses karburasi tercepat, ini hanya cocok untuk ukuran batch kecil.
Dalam karburasi padat atau pak adalah proses di mana karbon monoksida yang berasal dari senyawa padat terurai di permukaan logam menjadi karbon dan karbon dioksida yang baru lahir. Wadah karburasi terbuat dari baja karbon, baja karbon berlapis aluminium, atau paduan penahan panas besi-nikel-kromium.
Komponen dikelilingi oleh media karburasi dan ditempatkan dalam kotak tertutup. Medianya biasanya coke atau arang yang dicampur dengan barium karbonat. Proses tersebut sebenarnya adalah proses karburasi gas karena CO yang dihasilkan terurai menjadi CO2 dan karbon yang berdifusi ke permukaan komponen.
Suhu biasanya 790 hingga 845 ° C selama 2 hingga 36 jam. Pengemasan karburasi adalah proses karburasi yang paling tidak canggih dan oleh karena itu tetap menjadi metode yang banyak digunakan.
Carbonitriding dilakukan pada bagian baja yang serupa, meskipun kandungan karbon berdasarkan massa bisa 0,4-0,5%. Metode ini sangat cocok untuk pengerasan permukaan komponen yang memerlukan inti yang dikeraskan, seperti roda gigi dan poros B.
Carbonitriding adalah modifikasi karburasi gas di mana amonia ditambahkan ke metana atau propana dan merupakan sumber nitrogen.
Karburasi adalah kasus proses pengerasan di mana karbon berdifusi ke lapisan permukaan bagian baja pada suhu yang cukup tinggi untuk mengubah struktur butir baja. Perubahan ini memungkinkan baja menyerap karbon.
Karburasi adalah proses termokimia di mana karbon disebarkan ke permukaan baja karbon rendah untuk meningkatkan kandungan karbon ke tingkat yang cukup sehingga permukaan akan merespons perlakuan panas dan menghasilkan lapisan yang keras dan tahan aus. Ada tiga jenis karburasi yang biasa digunakan:karburasi gas.
Secara historis, ada tiga jenis metode karburasi tergantung pada sumber karbon:karburasi padat, karburasi cair, dan karburasi gas. Arang, garam cair, dan gas yang mengandung karbon, seperti gas alam dan propana, digunakan secara bersamaan.
Jenis Karburasi
Tujuan dari proses ini adalah untuk membuat logam lebih keras dan lebih mudah diatur. Kekerasan baja dengan kandungan karbon rendah dapat ditingkatkan melalui penambahan karbon di bawah bentuk perlakuan panas tertentu. Jika berhasil dilakukan, ini dapat meningkatkan kekerasan permukaan baja.
Karburasi meningkatkan kekuatan dan ketahanan aus dengan mendifusikan karbon ke permukaan baja menciptakan casing sambil mempertahankan kekerasan inti yang jauh lebih rendah. Perawatan ini diterapkan pada suku cadang baja karbon rendah setelah pemesinan, serta bantalan baja paduan tinggi, roda gigi, dan komponen lainnya.
Nitriding dan karburasi adalah dua praktik perlakuan panas yang paling umum untuk komponen fungsional pengerasan permukaan. Perbedaan utama adalah bahwa dalam nitridasi, atom nitrogen dibuat untuk berdifusi ke permukaan bagian yang diproses, sedangkan dalam karburasi, karbon digunakan.
Case hardening adalah proses pengerasan hanya pada permukaan partnya saja. Ini juga dikenal sebagai karburasi. Dalam proses karburasi, komponen rendah karbon ditempatkan dalam tungku yang berisi atmosfer karbon yang dikontrol dengan cermat.
Tungku karburasi menggunakan bahan bakar gas atau pemanas listrik. Temperatur karburasi bervariasi dari 870 hingga 940 C atmosfer gas untuk karburasi dihasilkan dari hidrokarbon cair atau gas seperti propana, butana, atau metana.
Karburasi cair adalah proses yang biasanya digunakan untuk bagian kecil dan menengah. Pada penangas garam, karbon yang akan didifusikan pada benda kerja berasal dari lelehan garam yang merupakan campuran natrium sianida (NaCN) dan barium klorida (BaCl2).
Struktur mikro inti tidak akan berubah selama pemrosesan suhu rendah ini. Sementara karburisasi digunakan terutama untuk baja karbon rendah dan baja paduan rendah, nitridasi digunakan untuk baja karbon rendah, baja paduan, baja perkakas, dan baja tahan karat. Baja nitridasi dapat memiliki ketahanan aus dan kekerasan yang unggul.
Meskipun karburasi atmosfer terdiri dari beberapa langkah proses, dapat disederhanakan untuk memasukkan dua proses utama:pembentukan karbon dalam tungku dan difusi karbon ke dalam benda kerja. Yang pertama menyediakan atom karbon sedangkan yang kedua menentukan gradien konsentrasi karbon.
“Proses karburasi sering dilakukan untuk mengeraskan permukaan roda gigi dan cam atau cam (Malau, V., 1999)”. Untuk mempercepat penetrasi karbon ke dalam spesimen pada saat proses pengarbonan, maka perlu ditambahkan unsur lain seperti BaCO3, NaCO3 dan lain-lain.
Karburasi gas, termasuk proses karbonitridasi atau nitridasi gas yang melibatkan penggunaan gas amonia (NH3), yang menghasilkan nitrogen baru yang masuk ke casing baja dan meningkatkan kekerasan.
Aluminium, kromium, molibdenum, titanium, tungsten, dan vanadium mudah bergabung dengan nitrogen pada suhu tinggi untuk membentuk nitrida dari masing-masing logam. Paduan baja karbon rendah yang mengandung logam ini biasanya merupakan kandidat yang baik untuk nitridasi.
Perbedaan utama antara karburasi dan karbonitridasi adalah bahwa karburasi adalah proses pengerasan permukaan baja menggunakan karbon, sedangkan karbonitridasi adalah proses pengerasan permukaan baja menggunakan karbon dan nitrogen.
Komponen dapat dipadamkan dari suhu karburasi atau mungkin dipanaskan kembali ke suhu austenisasi yang sesuai dan dipadamkan. Pendinginan langsung kurang memakan waktu dan murah tetapi tidak mungkin dilakukan dalam praktik karburasi kemasan. Dengan demikian, bagian yang dikarburasi dengan kemasan selalu dipanaskan dan dipadamkan.
Hampir tidak mungkin benda kerja mengalami karburisasi tanpa mengalami beberapa perubahan dimensi. Besarnya perubahan ini bervariasi berdasarkan jenis material yang digunakan, proses karburasi yang dialami material, serta ukuran dan bentuk asli benda kerja.
Metode paling awal untuk pengerasan kotak, di mana komponen dikemas ke dalam kotak yang sesuai, bersama dengan bahan yang mengandung karbon seperti arang, kuku, kulit, lemak hewan dan tanduk, dan dipanaskan sampai suhu karburasi.
Dalam proses karburasi, difusi karbon menentukan gradien konsentrasi karbon dan profil kekerasan dalam kasus benda kerja. Meskipun karburasi adalah proses yang rumit, proses ini dapat dipecah menjadi dua langkah utama:pembentukan karbon di tungku dan difusi karbon ke dalam benda kerja.
Pekerjaan eksperimental telah dilakukan pada banyak bahan untuk menunjukkan efek perlakuan panas pada perubahan ukuran. Efeknya berbeda untuk setiap grade material. Misalnya, kubus 3,15 inci dari baja perkakas D-2 selama pengerasan tumbuh sebesar 0,08% dalam satu dimensi, sementara menyusut di dua dimensi lainnya.
Case hardening adalah metode pemrosesan material yang digunakan untuk meningkatkan kekerasan permukaan luar logam. Karena proses pengerasan mengurangi kemampuan bentuk dan kemampuan mesin, pengerasan casing biasanya dilakukan setelah sebagian besar proses fabrikasi lainnya telah selesai.
Logam
Apa Itu Mengasah? Mengasah adalah proses pemesinan abrasif yang menghasilkan permukaan presisi pada benda kerja logam dengan menggosok batu gerinda abrasif atau roda gerinda di sepanjang jalur yang dikontrol. Mengasah terutama digunakan untuk meningkatkan bentuk geometris permukaan, tetapi juga da
Apa itu penempaan? Penempaan adalah proses manufaktur yang melibatkan pembentukan logam melalui palu, pengepresan, atau penggulungan. Gaya tekan ini disampaikan dengan palu atau mati. Penempaan sering dikategorikan menurut suhu saat dilakukan penempaan dingin, hangat, atau panas. Berbagai macam l
Apa itu Penggilingan? Penggilingan adalah proses pemesinan menggunakan pemotong berputar untuk menghilangkan material dengan memajukan pemotong menjadi benda kerja. Penggilingan mencakup berbagai macam operasi dan mesin yang berbeda, mulai dari suku cadang individu kecil hingga operasi penggilinga
Apa itu Pembalikan? Pembubutan adalah proses pemesinan di mana pahat pemotong, biasanya pahat non-putar, menggambarkan jalur pahat heliks dengan bergerak kurang lebih secara linier saat benda kerja berputar. Biasanya istilah pembubutan dicadangkan untuk menghasilkan permukaan luar dengan tindakan
